[发明专利]一种基于量子弱测量原理的大地磁异常探测仪

说明书

本发明提供一种基于量子弱测量原理的大地磁异常探测仪，包括：发光二极管，用于发射光源；高斯滤波片，其设置在发光二极管的出光方向上，用于将发光二极管发射的光源转化成高斯光束；半反半透镜，其设置在高斯滤波片的出光方向上，用于将高斯光束分为反射光和透射光；光谱处理单元，其设置在半反半透镜的透射光的出光方向上，用于对透射光进行偏振处理；光谱采集单元，其包括第一光谱仪和第二光谱仪，第一光谱仪设置在半反半透镜的反射光的出光方向上，用于采集原始光谱；第二光谱仪设置在经偏振处理后的透射光的出光方向上，用于采集偏振处理后的光谱；数据处理模块，用于对原始光谱和偏振处理后的光谱进行比较，得到中心波长的移动。

技术领域

本发明涉及大地磁异常探测技术领域，尤其涉及一种基于量子弱测量原理的大地磁异常探测仪。

背景技术

随着国内外高精度地球物理场观测研究的深入，科学家对大地磁异常的研究越来越感兴趣，大地的磁异常可以反映地球的磁层、电离层、太阳风暴的活动情况，更重要的是大地的磁异常可以反映地壳、地幔和地核的变化，因此对地震的临震预报尤为重要。

目前对地震的预报还是一个世界性的科学难题，中国自1966年邢台地震后便开始应用大地磁异常的信息开展地震前兆观测和地震的预报工作。地磁场总体是一个稳定的磁场，磁感应强度的大小在0.5-0.6Gauss，但是由于地壳、地幔和地核的变化带来的磁异常只有地磁场强度的2％-4％，属于弱磁场的测量，所以对磁异常的探测原则上分辨率越高越好。目前基于超导的磁场传感器测量极限可以达到10^-8Gauss，此外还有各向异性的磁阻传感器也可以达到10^-6Gauss，但是这些磁传感器成本太高、设计复杂，不适合大范围的应用。

随着量子信息技术的蓬勃发展，基于量子弱测量的放大小信号的测量技术已经得到了广泛的应用，例如专利CN104089718A公开了一种恒温测试系统及温度监测方法，该方法公开了基于弱测量对温度的检测，专利CN110031080A公开了一种微弱声场信号的弱测量装置及方法。然而目前还没有基于量子弱测量原理的弱磁场相关的研究。

发明内容

为了解决上述问题，结合量子弱测量的原理和传统的光纤陀螺仪，本发明提供了一种基于量子弱测量原理的大地磁异常探测仪，能够测量地磁异常的微小变化，具有成本低、体积小、高灵敏度、高精度的特点。

本发明提供一种基于量子弱测量原理的大地磁异常探测仪，包括：

发光二极管，其用于发射光源；

高斯滤波片，其设置在所述发光二极管的出光方向上，用于将所述发光二极管发射的光源转化成高斯光束；

半反半透镜，其设置在所述高斯滤波片的出光方向上，用于将所述高斯光束分为反射光和透射光；

光谱处理单元，其设置在所述半反半透镜的透射光的出光方向上，用于对所述透射光进行偏振处理；

光谱采集单元，其包括第一光谱仪和第二光谱仪，所述第一光谱仪设置在所述半反半透镜的反射光的出光方向上，用于采集原始光谱；所述第二光谱仪设置在经偏振处理后的透射光的出光方向上，用于采集偏振处理后的光谱；

数据处理模块，用于对所述原始光谱和偏振处理后的光谱进行比较，得到中心波长的移动。

进一步地，所述光谱处理单元包括：

第一偏振控制器，其设置在所述半反半透镜的透射光的出光方向上；

第一偏振分束器，其设置在所述第一偏振控制器的出光方向上，用于将从所述第一偏振控制器发出的偏振光分成沿竖直方向偏振的偏振光V和沿水平方向偏振的偏振光H；

第一平面镜，其设置在所述偏振光H的出光方向上；